DE102009057947A1 - Multifunctional touch and / or proximity sensor - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Bereitgestellt wird eine Sensoreinrichtung, umfassend
– zumindest ein erstes Sensorelement zur Berührungs- und/oder Annäherungsdetektion, welches als kapazitives Sensorelement ausgestaltet ist und welches eine erste Elektrodenstruktur, aufweisend eine Sendeelektrode und eine Empfangselektrode, umfasst, wobei ein von der Sendeelektrode emittiertes erstes elektrisches Wechselfeld in die Empfangselektrode einkoppelbar ist,
– zumindest ein zweites Sensorelement, und
– eine Auswerteeinrichtung, welche mit dem zumindest einen ersten Sensorelement und mit dem zumindest einen zweiten Sensorelement gekoppelt ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgestaltet ist, ein an der Empfangselektrode des ersten Sensorelements abgegriffenes erstes Signal und zumindest ein von dem zweiten Sensorelement bereitgestelltes zweites Signal auszuwerten und zumindest ein von der Auswertung abhängiges Detektionssignal zu erzeugen.Provided is a sensor device comprising
At least a first sensor element for contact and / or proximity detection, which is designed as a capacitive sensor element and which comprises a first electrode structure, comprising a transmitting electrode and a receiving electrode, wherein a first alternating electric field emitted by the transmitting electrode can be coupled into the receiving electrode,
- At least a second sensor element, and
An evaluation device, which is coupled to the at least one first sensor element and to the at least one second sensor element, wherein the evaluation device is designed to evaluate a first signal picked up at the receiving electrode of the first sensor element and at least one second signal provided by the second sensor element to generate a detection signal dependent on the evaluation.

Description

Translated fromGerman

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Detektionssignals. Das Detektionssignal kann zum Steuern eines Geräteszustandes eines elektrischen Gerätes verwendet werden.The invention relates to a sensor device and a method for providing a detection signal. The detection signal can be used to control a device state of an electrical device.

Stand der TechnikState of the art

Im Stand der Technik sind Sensoreinrichtungen bekannt, welche etwa an einem Handgerät angeordnet werden können, um Messgrößen quantitativ zu erfassen. So ist es etwa bekannt, in einem Mobiltelefon im Bereich des Lautsprechers Infrarot-Sensoren vorzusehen, mit welchen der Abstand zu einem Objekte detektiert werden kann. So kann beispielsweise detektiert werden, wie weit das Mobiltelefon von einem Ohr entfernt ist. In Abhängigkeit von der Entfernung kann dann das Display des Mobiltelefons eingeschaltet oder ausgeschaltet werden.In the prior art sensor devices are known, which can be arranged on a hand-held device, for example, in order to quantitatively detect measured variables. For example, it is known to provide infrared sensors in a mobile telephone in the area of the loudspeaker with which the distance to an object can be detected. For example, it can be detected how far away the mobile phone is from an ear. Depending on the distance then the display of the mobile phone can be turned on or off.

Nachteilig ist hierbei, dass Infrarot-Sensoren von außen sichtbar sind, da zumindest der Messfühler an der Gehäuseoberfläche des Mobiltelefons angeordnet werden muss. Dies beschränkt zudem die Möglichkeiten der Gestaltung des Mobiltelefon-Gehäuses. Zudem kann nicht zuverlässig detektiert werden, ob sich das Mobiltelefon tatsächlich am Ohr befindet oder ob der Infrarot-Sensor bzw. der Messfühler nicht von z. B. einer Hand abgedeckt wird.The disadvantage here is that infrared sensors are visible from the outside, since at least the sensor must be arranged on the housing surface of the mobile phone. This also limits the possibilities of designing the mobile phone housing. In addition, it can not reliably be detected whether the mobile phone is actually at the ear or whether the infrared sensor or the sensor is not of z. B. a hand is covered.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet.The invention is therefore based on the object to provide a sensor device which at least partially avoids the disadvantages known from the prior art.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoreinrichtung sowie durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Detektionssignals nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a sensor device and by a method for providing a detection signal according to the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bereitgestellt wird demnach eine Sensoreinrichtung, welche umfasst:

• – zumindest ein erstes Sensorelement zur Berührungs- und/oder Annäherungsdetektion, welches als kapazitives Sensorelement ausgestaltet ist und welches eine erste Elektrodenstruktur, aufweisend eine Sendeelektrode und eine Empfangselektrode, umfasst, wobei ein von der Sendeelektrode emittiertes erstes elektrisches Wechselfeld in die Empfangselektrode einkoppelbar ist,
• – zumindest ein zweites Sensorelement, und
• – eine Auswerteeinrichtung, welche mit dem zumindest einen ersten Sensorelement und mit dem zumindest einen zweiten Sensorelement gekoppelt ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgestaltet ist, ein an der Empfangselektrode des ersten Sensorelements abgegriffenes erstes Signal und zumindest ein von dem zweiten Sensorelement bereitgestelltes zweites Signal auszuwerten und zumindest ein von der Auswertung abhängiges Detektionssignal zu erzeugen.

Accordingly, a sensor device is provided which comprises:

• At least a first sensor element for contact and / or proximity detection, which is designed as a capacitive sensor element and which comprises a first electrode structure, comprising a transmitting electrode and a receiving electrode, wherein a first alternating electric field emitted by the transmitting electrode can be coupled into the receiving electrode,
• - At least a second sensor element, and
• An evaluation device, which is coupled to the at least one first sensor element and to the at least one second sensor element, wherein the evaluation device is designed to evaluate a first signal picked up at the receiving electrode of the first sensor element and at least one second signal provided by the second sensor element to generate a detection signal dependent on the evaluation.

Damit kann z. B. ein Gerätezustand eines elektrischen Gerätes geändert werden, welcher nicht nur abhängig von der Berührung des Gerätes und/oder von der Annäherung an das Gerät ist, sondern auch abhängig von anderen Sensorwerten.This can z. B. a device state of an electrical device to be changed, which is not only dependent on the touch of the device and / or the approach to the device, but also dependent on other sensor values.

Vorteilhafterweise kann die Ergonomie, insbesondere von elektronischen Handgeräten, deutlich verbessert werden.Advantageously, the ergonomics, especially of electronic hand-held devices, can be significantly improved.

Die erste Elektrodenstruktur kann eine Kompensationselektrode aufweisen, welche im Wesentlichen zwischen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung eine Signalgebereinrichtung aufweist, zum Beaufschlagen der Sendeelektrode mit einem ersten elektrischen Wechselsignal und zum Beaufschlagen der Kompensationselektrode mit einem zweiten elektrischen Wechselsignal, wobei das zweite elektrische Wechselsignal phasenverschoben zu dem ersten elektrischen Wechselsignal ist, und wobei ein von der Kompensationselektrode emittiertes zweites elektrisches Wechselfeld in die Empfangselektrode einkoppelbar ist.The first electrode structure may comprise a compensation electrode, which is arranged substantially between the transmitting electrode and the receiving electrode, wherein the evaluation device comprises a signaling device for applying a first alternating electrical signal to the transmitting electrode and for applying a second alternating electrical signal to the compensating electrode, wherein the second electrical alternating signal is out of phase with the first electrical alternating signal, and wherein a second alternating electric field emitted by the compensation electrode can be coupled into the receiving electrode.

Damit kann bei entsprechender Anordnung der Sendeelektrode, der Empfangselektrode und der Kompensationselektrode an einem Handgerät besonders vorteilhaft die Detektion eines Umgreifens des Handgerätes durch eine Hand realisiert werden.This can be realized with a suitable arrangement of the transmitting electrode, the receiving electrode and the compensation electrode on a handset particularly advantageous detection of gripping the handset by a hand.

Das erste Sensorelement kann eine zweite Elektrodenstruktur, aufweisend eine Anzahl von Feldmesselektroden, umfassen, wobei die Empfangselektrode, die Sendeelektrode, die Kompensationselektrode und die Feldmesselektroden so relativ zueinander angeordnet sind, dass

• – das von Sendeelektrode emittierte erste elektrische Wechselfeld auch in zumindest eine der Feldmesselektroden einkoppelbar ist, und
• – das von der Kompensationselektrode emittierte zweite elektrische Wechselfeld im Wesentlichen nur in die Empfangselektrode einkoppelbar ist,

wobei die Auswerteeinrichtung ausgestaltet ist, ein an zumindest einer der Feldmesselektroden abgegriffenes drittes Signal auszuwerten.The first sensor element may comprise a second electrode structure comprising a number of field sensing electrodes, wherein the receiving electrode, the transmitting electrode, the compensating electrode and the field sensing electrodes are arranged relative to one another such that

• - The first alternating electric field emitted by the transmitting electrode can also be coupled into at least one of the field sensing electrodes, and
• The second alternating electric field emitted by the compensation electrode can be coupled essentially only into the receiving electrode,

wherein the evaluation device is configured to evaluate a third signal picked up on at least one of the field sensing electrodes.

Mit den Feldmesselektroden kann der Observationsbereich des kapazitiven Sensorelementes an einem Handgeräte deutlich vergrößert werden, wobei gleichzeitig auch sicher gestellt wird, dass eine Annäherung nur an die Feldmesselektroden nicht zu einer Detektion führt, weil eine Detektion einer Annäherung an die Feldmesselektroden nur dann erreicht wird, wenn das an der Sendeelektrode emittierte Wechselfeld über die Hand in die Feldmesselektroden einkoppelt, was einer vergrößerten kapazitiven Koppelung zwischen Sendeelektrode und Feldmesselektroden entspricht. With the field sensing electrodes, the observation range of the capacitive sensor element can be significantly increased on a handset, while also ensuring that an approximation only to the field sensing leads to a detection, because detection of an approach to the field sensing is achieved only if the alternating field emitted at the transmitting electrode is coupled via the hand into the field measuring electrodes, which corresponds to an increased capacitive coupling between transmitting electrode and field measuring electrodes.

Die Amplitude des ersten elektrischen Wechselsignals kann größer sein als die Amplitude des zweiten elektrischen Wechselsignals.The amplitude of the first electrical alternating signal may be greater than the amplitude of the second electrical alternating signal.

Eine Annäherung eines Objektes an die erste Elektrodenstruktur kann zu einer Veränderung eines Pegels des an der Empfangselektrode abgegriffen ersten Signals führen, welche indikativ für eine Annäherung eines Objektes an die erste Elektrodenstruktur ist.An approach of an object to the first electrode structure can lead to a change in a level of the first signal picked up at the receiving electrode, which is indicative of an approach of an object to the first electrode structure.

Eine zusätzliche Annäherung des Objektes an die zweite Elektrodenstruktur kann zu einer Veränderung eines Pegels des zumindest eines an den Feldmesselektroden abgegriffen dritten Signals führen, wobei die Pegeländerung des dritten Signals indikativ dafür ist, dass sich das Objekt sowohl an die erste Elektrodenstruktur also auch an die zweite Elektrodenstruktur annähert.An additional approach of the object to the second electrode structure can lead to a change in a level of the at least one third signal tapped at the field measuring electrodes, wherein the level change of the third signal is indicative that the object is adjacent both to the first electrode structure and to the second Approximates electrode structure.

Zumindest einer der Feldmesselektroden kann eine Hilfselektrode zugeordnet sein, wobei die Hilfselektrode galvanisch oder kapazitiv mit der zumindest einen Feldmesselektroden koppelbar ist.At least one of the field sensing electrodes may be associated with an auxiliary electrode, wherein the auxiliary electrode is galvanically or capacitively coupled to the at least one field sensing electrode.

Das zweite Sensorelement kann zumindest eines aus Lagesensor, Beschleunigungssensor, Lichtsensor, und Temperatursensor, umfassen.The second sensor element may comprise at least one of a position sensor, an acceleration sensor, a light sensor, and a temperature sensor.

Durch die Erfindung bereitgestellt wird auch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Detektionssignals, wobei

• – ein ersten Signal an einer Empfangselektrode eines ersten Sensorelements abgegriffen wird, wobei das erste Sensorelement als kapazitives Sensorelement ausgestaltet ist und eine erste Elektrodenstruktur, aufweisend eine Sendeelektrode und die Empfangselektrode, umfasst, wobei ein von der Sendeelektrode emittiertes erstes elektrisches Wechselfeld in die Empfangselektrode eingekoppelt wird,
• – das erste Signal ausgewertet wird,
• – ein zweites Signal ausgewertet wird, welches von einem zweiten Sensorelement bereitgestellt wird, und
• – ein Detektionssignal erzeugt wird, welches von dem ausgewerteten ersten Signal und von dem ausgewerteten zweiten Signal abhängig ist.

The invention also provides a method for providing a detection signal, wherein

• - A first signal is tapped at a receiving electrode of a first sensor element, wherein the first sensor element is configured as a capacitive sensor element and a first electrode structure, comprising a transmitting electrode and the receiving electrode, wherein a first alternating electric field emitted by the transmitting electrode is coupled into the receiving electrode .
• - the first signal is evaluated,
• - A second signal is evaluated, which is provided by a second sensor element, and
• - A detection signal is generated, which is dependent on the evaluated first signal and the evaluated second signal.

Das erste Sensorelement kann eine zweite Elektrodenstruktur, aufweisend eine Anzahl von Feldmesselektroden, umfassen, wobei

• – das von der Sendeelektrode emittierte erste elektrische Wechselfeld in zumindest eine Feldmesselektroden eingekoppelt wird,
• – an zumindest einer Feldmesselektroden ein drittes Signal abgegriffen wird, und
• – das dritte Signal ausgewertet wird,

wobei das Detektionssignal von dem ausgewerteten dritten Signal abhängig ist.The first sensor element may comprise a second electrode structure comprising a number of field sensing electrodes, wherein

• The first alternating electric field emitted by the transmitting electrode is coupled into at least one field measuring electrode,
• - At least one Feldmesselektroden a third signal is tapped, and
• - the third signal is evaluated,

wherein the detection signal is dependent on the evaluated third signal.

Die erste Elektrodenstruktur weist eine Kompensationselektrode auf, wobei die Sendeelektrode mit einem ersten elektrischen Wechselsignal und die Kompensationselektrode mit einem zweiten elektrischen Wechselsignal beaufschlagt werden, wobei das zweite elektrische Wechselsignal vorzugsweise phasenverschoben zu dem ersten elektrischen Wechselsignal ist.The first electrode structure has a compensation electrode, wherein the transmitting electrode is supplied with a first alternating electrical signal and the compensation electrode with a second alternating electrical signal, wherein the second alternating electrical signal is preferably out of phase with the first alternating electrical signal.

Die Empfangselektrode, die Sendeelektrode, die Kompensationselektrode und die Feldmesselektroden werden so relativ zueinander angeordnet, dass ein von der Kompensationselektrode emittiertes zweites elektrisches Wechselfeld im Wesentlichen nur in die Empfangselektrode eingekoppelt wird.The receiving electrode, the transmitting electrode, the compensation electrode and the Feldmesselektroden are arranged relative to each other, that a second alternating electric field emitted by the compensation electrode is coupled substantially only in the receiving electrode.

Bereitgestellt wird auch ein Verfahren zum Steuern eines Gerätezustandes eines elektrischen Gerätes, wobei aus einem Detektionssignal, welches von dem Verfahren zum Bereitstellen eines Detektionssignals bereitgestellt wird, Steuerinformationen abgeleitet werden, welche zur Steuerung des Gerätezustandes herangezogen werden.Also provided is a method for controlling a device state of an electrical device, wherein control information derived from a detection signal provided by the method for providing a detection signal is derived, which is used to control the device state.

Die Steuerinformationen können z. B. umfassen:

• – die räumliche Lage des Gerätes,
• – die Lichtverhältnisse in der Umgebung des Gerätes, oder
• – die Temperatur in der Umgebung des Gerätes oder die Temperatur im Geräteinneren.

The control information can z. B. include:

• - the spatial position of the device,
• - the lighting conditions in the environment of the device, or
• - the temperature in the environment of the device or the temperature inside the device.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention and specific embodiments of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine Elektrodenanordnung eines kapazitiven Sensorelements; 1 an electrode arrangement of a capacitive sensor element;

2 die Elektrodenanordnung aus1 sowie die Auswirkung eines sich an die Elektrodenanordnung annähernden Körpers auf die Feldlinien des kapazitiven Nahfeldes; 2 the electrode assembly 1 and the effect of a body approaching the electrode assembly on the field lines of the capacitive near field;

3 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung mit einem Beschleunigungssensor; 3 a block diagram of a possible embodiment of the sensor device according to the invention with an acceleration sensor;

4 eine Anordnung der Elektroden einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung an einem elektrischen Handgerät; 4 an arrangement of the electrodes of a sensor device according to the invention on an electrical hand-held device;

5 ein Anwendungsbeispiel für eine Auswertung mehrerer Detektionssignale einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung in einem elektrischen Handgerät; 5 an application example for an evaluation of multiple detection signals of a sensor device according to the invention in an electrical hand-held device;

6a, b Beispiele für eine Anordnung der Elektroden einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung an einem elektrischen Handgerät mit zwei Feldmesselektroden bzw. drei Feldmesselektroden; 6a , b Examples of an arrangement of the electrodes of a sensor device according to the invention on an electric hand-held device with two field sensing electrodes or three field sensing electrodes;

7 zwei Signalverläufe an einer Feldmesselektrode einmal bei einem sich an die Feldmesselektrode annähernden Finger und einmal bei einem die Oberfläche an der Feldmesselektrode berührenden Finger; 7 two waveforms on a field sensing electrode once at a finger approaching the field sensing electrode and once at a finger contacting the surface at the field sensing electrode;

8 die Signalverläufe aus7, allerdings bei einer Feldmesselektrode, welcher einer Hilfselektrode zugeordnet ist; und 8th the waveforms off 7 but with a field sensing electrode associated with an auxiliary electrode; and

9 die Anordnung der Elektroden für eine Detektion eines Umgreifens an einem Handgerät. 9 the arrangement of the electrodes for detecting a gripping on a handset.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Zunächst wird die Funktionsweise des kapazitiven Sensorelementes gemäß der Erfindung näher erläutert.First, the operation of the capacitive sensor element will be explained according to the invention.

1 zeigt beispielhaft die Anordnung der Elektroden einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung an der Oberfläche eines Gehäuses G, beispielsweise eines Handgerätes. Die an der Oberfläche G angeordneten Elektroden werden durch zwei Elektrodenstrukturen gebildet. 1 shows by way of example the arrangement of the electrodes of a sensor device according to the invention on the surface of a housing G, for example a hand-held device. The electrodes arranged on the surface G are formed by two electrode structures.

Die erste Elektrodenstruktur weist eine Sendeelektrode SE, eine Kompensationselektrode KE und eine Empfangselektrode EE auf. Die Kompensationselektrode KE ist bei der in1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen zwischen der Sendeelektrode SE und der Empfangselektrode EE angeordnet.The first electrode structure has a transmitting electrode SE, a compensation electrode KE and a receiving electrode EE. The compensation electrode KE is in the in 1 embodiment shown substantially between the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE arranged.

Die zweite Elektrodenstruktur weist hier vier Feldmesselektroden FE auf. Die Feldmesselektroden FE sind so relativ zur ersten Elektrodenstruktur angeordnet, dass ein von der Kompensationselektrode KE emittiertes elektrisches Wechselfeld WK im Wesentlichen nur in der Empfangselektrode EE einkoppelt, nicht aber in die Feldmesselektroden FE.The second electrode structure here has four field sensing electrodes FE. The field measuring electrodes FE are arranged relative to the first electrode structure in such a way that an alternating electric field WK emitted by the compensation electrode KE couples in substantially only in the receiving electrode EE, but not in the field measuring electrodes FE.

Die Empfangselektrode EE der ersten Elektrodenstruktur wird an einem Signaleingang einer Auswerteeinrichtung bzw. einer Steuerungseinrichtung angeschlossen. Die Sendeelektrode SE und die Kompensationselektrode KE der ersten Elektrodenstruktur werden jeweils mit einer elektrischen Wechselgröße einer bestimmten Frequenz und Amplitude beaufschlagt. Diese elektrische Wechselgröße wird im Folgenden als Wechselsignal oder elektrisches Wechselsignal bezeichnet.The receiving electrode EE of the first electrode structure is connected to a signal input of an evaluation device or a control device. The transmitting electrode SE and the compensation electrode KE of the first electrode structure are each subjected to an electrical alternating quantity of a specific frequency and amplitude. This electrical variable is referred to below as the alternating signal or electrical alternating signal.

Das an der Sendelektrode SE beaufschlagte elektrische Wechselsignal weist eine Frequenz von etwa zwischen 50 kHz und 300 kHz auf. Bevorzugt weist das an der Sendeelektrode SE beaufschlagte elektrische Wechselsignal eine Frequenz zwischen 75 kHz und 150 kHz auf.The electrical alternating signal applied to the transmitting electrode SE has a frequency of approximately between 50 kHz and 300 kHz. The electrical alternating signal applied to the transmitting electrode SE preferably has a frequency between 75 kHz and 150 kHz.

Das an der Kompensationselektrode KE beaufschlagte elektrische Wechselsignal weist vorzugsweise die Wellenform und die Frequenz des elektrischen Wechselsignals auf, mit welchem die Sendeelektrode SE beaufschlagt wird. Das elektrische Wechselsignal, mit welchem die Kompensationselektrode KE beaufschlagt wird, ist gegenüber dem elektrischen Wechselsignal der Sendeelektrode SE phasenverschoben. Die Phasenverschiebung kann etwa mit einem Phasenschieber bewerkstelligt werden, welcher zwischen einem Signalgenerator und der Sendeelektrode oder der Kompensationselektrode angeordnet ist (vgl.3).The electrical alternating signal applied to the compensation electrode KE preferably has the waveform and the frequency of the alternating electrical signal with which the transmitting electrode SE is applied. The electrical alternating signal, with which the compensation electrode KE is applied, is phase-shifted with respect to the alternating electrical signal of the transmitting electrode SE. The phase shift can be accomplished, for example, with a phase shifter which is arranged between a signal generator and the transmitting electrode or the compensating electrode (cf. 3 ).

Die Sendeelektrode SE bzw. das an ihr beaufschlagte elektrische Wechselsignal ist so ausgelegt, dass das von der Sendeelektrode SE emittierte elektrische Wechselfeld WS in die Empfangselektrode EE einkoppelbar ist. Die Kompensationselektrode KE bzw. das an ihr beaufschlagte elektrische Wechselsignal ist so ausgelegt, dass das an der Kompensationselektrode KE emittierte elektrische Wechselfeld WK ebenfalls in die Empfangselektrode EE einkoppelbar ist. Durch das an der Kompensationselektrode KE emittierte elektrische Wechselfeld WK, welches phasenverschoben zu dem von der Sendelektrode SE emittierten elektrischen Wechselfeld WS ist, wird der Pegel des an der Empfangselektrode EE einwirkenden elektrischen Wechselfeldes, welches aus den elektrischen Wechselfeldern WS und WK resultiert, reduziert bzw. bei einer gegenphasigen Überlagerung, d. h. bei einer Phasenverschiebung von 180° (nahezu) ausgelöscht.The transmitting electrode SE or the electrical alternating signal applied to it is designed so that the alternating electric field WS emitted by the transmitting electrode SE can be coupled into the receiving electrode EE. The compensation electrode KE or the electrical alternating signal applied to it is designed so that the alternating electric field WK emitted at the compensation electrode KE can likewise be coupled into the receiving electrode EE. Due to the alternating electric field WK emitted at the compensation electrode KE, which is phase-shifted relative to the alternating electric field WS emitted by the transmitting electrode SE, the level of the alternating electric field acting on the receiving electrode EE resulting from the alternating electric fields WS and WK is reduced or in an antiphase superposition, d. H. at a phase shift of 180 ° (almost) extinguished.

Die an der Empfangselektrode EE eingekoppelten elektrischen Wechselfelder WK und WS bewirken, dass in der Empfangselektrode EE ein Strom fließt, welcher von einer Auswerteelektronik überwacht bzw. ausgewertet werden kann. Dieser Strom ist indikativ für eine Annäherung, etwa einer Hand, an die erste Elektrodenstruktur bzw. für ein Berühren der ersten Elektrodenstruktur durch eine Hand. Beim Fehlen einer Hand, d. h. wenn sich keine Hand der ersten Elektrodenstruktur annähert bzw. wenn die erste Elektrodenstruktur nicht von einer Hand berührt wird, weist der in der Empfangselektrode EE fließende Strom einen Pegel auf, welcher unterhalb eines vorbestimmten Schaltpegels liegt. Erst bei einer ausreichenden Annäherung eines Objektes, etwa einer Hand, an die erste Elektrodenstruktur übersteigt der in der Empfangselektrode EE fließende Strom den vorbestimmten Schaltpegel, so dass eine Annäherung an die erste Elektrodenstruktur detektiert wird. The coupled to the receiving electrode EE alternating electric fields WK and WS cause that in the receiving electrode EE a current flows, which can be monitored or evaluated by an evaluation. This current is indicative of an approach, such as a hand, to the first electrode structure or for touching the first electrode structure by a hand. In the absence of a hand, that is, when no hand approaches the first electrode structure or when the first electrode structure is not touched by a hand, the current flowing in the receiving electrode EE has a level which is below a predetermined switching level. Only when the object, for example a hand, approaches the first electrode structure sufficiently, does the current flowing in the receiving electrode EE exceed the predetermined switching level, so that an approach to the first electrode structure is detected.

Die Sendeelektrode SE, die Kompensationselektrode KE und die Empfangselektrode EE der ersten Elektrodenstruktur können an einem Handgerät so angeordnet werden, dass anstelle einer Annäherung an die erste Elektrodenstruktur ein Berühren der ersten Elektrodenstruktur detektiert wird. Eine solche Elektrodenanordnung an einem Handgerät wird mit Bezug auf9 näher beschrieben.The transmitting electrode SE, the compensation electrode KE and the receiving electrode EE of the first electrode structure can be arranged on a hand-held device such that, instead of approaching the first electrode structure, touching of the first electrode structure is detected. Such an electrode assembly on a handset will be described with reference to FIG 9 described in more detail.

Wie bereits erläutert, sind die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur so relativ zu der ersten Elektrodenstruktur angeordnet, dass das von der Kompensationselektrode KE der ersten Elektrodenstruktur emittierte elektrische Wechselfeld WK nicht in die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur einkoppelt. Um dies sicherzustellen, kann auch das an der Kompensationselektrode KE beaufschlagte elektrische Wechselsignal so eingestellt werden, dass das an der Kompensationselektrode KE emittierte elektrische Wechselfeld WK ausreichend klein ist, damit es nicht in die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur einkoppelt.As already explained, the field sensing electrodes FE of the second electrode structure are arranged relative to the first electrode structure such that the alternating electric field WK emitted by the compensation electrode KE of the first electrode structure does not couple into the field sensing electrodes FE of the second electrode structure. To ensure this, the alternating electrical signal applied to the compensation electrode KE can also be adjusted so that the alternating electric field WK emitted at the compensation electrode KE is sufficiently small that it does not couple into the field sensing electrodes FE of the second electrode structure.

In einem Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung können die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur dazu vorgesehen sein, um gleichzeitig bei einer über die erste Elektrodenstruktur detektierte Berührung der ersten Elektrodenstruktur auch eine Annäherung bzw. ein Berühren der zweiten Elektrodenstruktur zu detektieren. Für diesen Zweck ist es ausreichend, wenn die Feldmesselektroden FE eine kleinere Fläche als die Empfangselektrode EE der ersten Elektrodenstruktur aufweist.In an exemplary application of the sensor device according to the invention, the field sensing electrodes FE of the second electrode structure may be provided for simultaneously detecting an approach or touching of the second electrode structure in the case of a contact of the first electrode structure detected via the first electrode structure. For this purpose, it is sufficient if the field sensing electrode FE has a smaller area than the receiving electrode EE of the first electrode structure.

Das an der Sendeelektrode SE der ersten Elektrodenstruktur emittierte elektrische Wechselfeld WS kann in die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur einkoppeln. Beim Fehlen einer Hand in dem Observationsbereich zwischen der ersten Elektrodenstruktur und der zweiten Elektrodenstruktur ist diese kapazitive Koppelung allerdings sehr gering bzw. vernachlässigbar klein. Das an den Feldmesselektroden FE eingekoppelte elektrische Wechselfeld WS bewirkt, dass in den Feldmesselektroden FE ein elektrischer Strom fließt, welcher mit einer Auswerteeinrichtung detektiert bzw. ausgewertet werden kann. Für diesen in den Feldmesselektroden FE fließenden elektrischen Strom kann ebenfalls ein Signalpegel definiert werden, wobei ein Überschreiten dieses Signalpegels indikativ für eine Annäherung eines Objektes an die Feldmesselektroden FE ist.The alternating electric field WS emitted at the transmitting electrode SE of the first electrode structure can be coupled into the field measuring electrodes FE of the second electrode structure. In the absence of a hand in the observation area between the first electrode structure and the second electrode structure, however, this capacitive coupling is very small or negligibly small. The electrical alternating field WS coupled to the field measuring electrodes FE causes an electric current to flow in the field measuring electrodes FE, which can be detected or evaluated by an evaluation device. For this electric current flowing in the field sensing electrodes FE, a signal level can likewise be defined, wherein an exceeding of this signal level is indicative of an approach of an object to the field sensing electrodes FE.

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung bzw. die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung kann besonders vorteilhaft dazu verwendet werden, neben einem Umgreifen eines Handgerätes durch eine Hand gleichzeitig auch eine Annäherung an das Handgerät durch eine zweite Hand zu detektieren.The sensor device according to the invention or the electrode arrangement according to the invention can be used to particular advantage, in addition to embracing a hand-held device by a hand to simultaneously detect an approach to the handset by a second hand.

2 zeigt die in1 dargestellte Elektrodenanordnung, wobei der Verlauf der Feldlinien zwischen den einzelnen Elektroden von einem Körper K beeinflusst wird. Der Körper K kann beispielsweise eine sich an die Elektrodenanordnung annähernde Hand sein. 2 shows the in 1 illustrated electrode arrangement, wherein the course of the field lines between the individual electrodes is influenced by a body K. For example, the body K may be a hand approaching the electrode assembly.

Bei einer sich an die erste Elektrodenstruktur annähernden Hand K wird die Koppelung zwischen der Sendelektrode SE und der Empfangselektrode EE zunehmend besser, weil das an der Sendeelektrode SE emittierte elektrische Wechselfeld WS teilweise über die sich annähernde Hand K in die Empfangselektrode EE einkoppelt und sich somit dem Wirkungsbereich des an der Kompensationselektrode KE emittierten elektrischen Wechselfeldes WK entzieht. Diese zunehmend besser werdende Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE und der Empfangselektrode EE führt dazu, dass sich der Pegel der in der Empfangselektrode fließende Strom signifikant vergrößert. Wie aus2 ersichtlich, wirkt die sich annähernde Hand K quasi als Überbrückung der Kompensationselektrode KE.In the case of a hand K approximating to the first electrode structure, the coupling between the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE becomes progressively better because the alternating electric field WS emitted at the transmitting electrode SE partially couples into the receiving electrode EE via the approaching hand K and thus follows the signal Effective range of the emitted at the compensation electrode KE alternating electric field WK withdraws. This increasingly improving coupling between the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE causes the level of the current flowing in the receiving electrode to increase significantly. How out 2 As can be seen, the approaching hand K acts quasi as a bridging of the compensation electrode KE.

Der Abstand zwischen der Sendeelektrode einerseits und der Empfangselektrode bzw. Kompensationselektrode andererseits kann so gewählt werden, dass der Überbrückungseffekt zwischen der Sendeelektrode SE und der Empfangselektrode EE nicht mit einem einzelnen Finger herstellbar ist. Eine derartige Anordnung wird mit Bezug auf9 näher beschrieben. Bei einer entsprechenden Anordnung der Sendeelektrode relativ zur Empfangselektrode an einem Handgerät kann so beispielsweise das Umgreifen des Handgerätes zuverlässig detektiert werden.The distance between the transmitting electrode on the one hand and the receiving electrode or compensating electrode on the other hand can be chosen so that the bridging effect between the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE can not be produced with a single finger. Such an arrangement will be described with reference to 9 described in more detail. With a corresponding arrangement of the transmitting electrode relative to the receiving electrode on a hand-held device, the gripping around of the hand-held device can thus be reliably detected, for example.

Wie in2 erkennbar, nimmt bei einem sich an die Elektroden annähernden Körper K auch die Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE der ersten Elektrodenstruktur und der Feldmesselektrode FE der zweiten Elektrodenstruktur zu. Ab einer gewissen Annäherung des Körpers K fließt in den Feldelektroden FE ein elektrischer Strom, welcher einen vorbestimmten Pegel übersteigt. Das Übersteigen dieses Pegels kann als Indikation für die Annäherung eines Objektes, etwa einer Hand an die Feldmesselektroden und an die Sendeelektrode SE verwendet werden.As in 2 recognizable, takes in a approaching to the electrodes body K also the coupling between the transmitting electrode SE of the first electrode structure and the Feldmesselektrode FE of the second electrode structure to. From a certain approximation of the body K flows in the field electrodes FE an electric current which exceeds a predetermined level. The exceeding of this level can be used as an indication for the approach of an object, such as a hand to the field measuring electrodes and to the transmitting electrode SE.

Bei einer entsprechenden Anordnung der ersten und der zweiten Elektrodenstruktur an einem Handgerät kann auf diese Weise zuverlässig das Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand und die Annäherung eines Objektes, beispielsweise einer zweiten Hand, an das Handgerät detektiert werden. Die Elektroden der ersten Elektrodenstruktur können dabei an dem Handgerät so angeordnet sein, dass die Sendeelektrode SE und die Empfangselektrode EE bei Umgreifen durch eine Hand von dieser zumindest teilweise überdeckt werden. Die Feldmesselektroden der zweiten Elektrodenstruktur können so an dem Handgerät angeordnet sein, dass sie von der das Handgerät umgreifenden Hand nicht überdeckt werden. Damit kann zuverlässig detektiert werden, ob sich die zweite Hand einem bereits von einer Hand umgriffenen Handgerät annähert.With a corresponding arrangement of the first and the second electrode structure on a hand-held device, the grasping of the hand-held device by one hand and the approach of an object, for example a second hand, to the hand-held device can be reliably detected in this way. The electrodes of the first electrode structure can be arranged on the handset in such a way that the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE are at least partially covered by it when grasped by a hand. The Feldmesselektroden the second electrode structure may be arranged on the handset so that they are not covered by the hand device encompassing hand. This can reliably detect whether the second hand is approaching a handset already gripped by a hand.

3 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung. Die erste Elektrodenstruktur und die zweite Elektrodenstruktur sind jeweils mit einer Auswerteeinrichtung A gekoppelt. Die Feldmesselektroden FE der zweiten Elektrodenstruktur sind dabei so mit der Auswerteeinrichtung A gekoppelt, dass ein an den jeweiligen Feldmesselektroden FE anliegendes elektrisches Signal S3 der Auswerteeinrichtung A zugeführt wird. 3 shows a block diagram of a sensor device according to the invention. The first electrode structure and the second electrode structure are each coupled to an evaluation device A. The field measuring electrodes FE of the second electrode structure are in this case coupled to the evaluation device A such that an electrical signal S3 applied to the respective field measuring electrodes FE is supplied to the evaluation device A.

Die Empfangselektrode EE der ersten Elektrodenstruktur ist ebenfalls so mit der Auswerteeinrichtung A gekoppelt, dass ein an der Empfangselektrode EE abgegriffenes elektrisches Signal S1 der Auswerteeinrichtung A zugeführt wird.The receiving electrode EE of the first electrode structure is likewise coupled to the evaluation device A such that an electrical signal S1 picked up at the receiving electrode EE is fed to the evaluation device A.

Die Kompensationselektrode KE und die Sendeelektrode SE der ersten Elektrodenstruktur werden von der Auswerteeinrichtung A jeweils mit einem elektrischen Wechselsignal WS2 bzw. WS1 beaufschlagt. Vorzugsweise ist das elektrische Wechselsignal WS1 phasenverschoben zu dem elektrischen Wechselsignal WS2. Die Auswerteeinrichtung A kann hierfür einen Signalgenerator G vorsehen, zum Erzeugen und Bereitstellen eines elektrischen Wechselsignals. Das von dem Signalgenerator G bereitgestellte Wechselsignal kann direkt an der Sendeelektrode SE beaufschlagt werden. Für das Beaufschlagen der Kompensationselektrode KE mit einem elektrischen Wechselsignal kann das von dem Signalgenerator bereitgestellte Signal über einen Phasenschieber Δφ der Kompensationselektrode KE zugeführt werden.The compensation electrode KE and the transmitting electrode SE of the first electrode structure are each acted upon by the evaluation device A with an electrical alternating signal WS2 or WS1. Preferably, the AC electrical signal WS1 is out of phase with the AC electrical signal WS2. The evaluation device A can for this purpose provide a signal generator G for generating and providing an electrical alternating signal. The alternating signal provided by the signal generator G can be applied directly to the transmitting electrode SE. For applying the compensation electrode KE with an electrical alternating signal, the signal provided by the signal generator can be supplied to the compensation electrode KE via a phase shifter Δφ.

Die Auswerteeinrichtung A ist derart ausgestaltet, dass sie das an der Empfangselektrode EE abgegriffene elektrische Signal S1 und zumindest ein von den Feldmesselektroden FE abgegriffenes elektrisches Signal S3 messen bzw. auswerten kann. Als Ergebnis dieser Auswertung kann die Auswerteeinrichtung A ein erstes Detektionssignal DS1 und/oder ein zweites Detektionssignal DS2 bereitstellen. Die von der Auswerteeinrichtung A bereitgestellten Detektionssignale DS1, DS2 enthalten Informationen darüber, ob sich ein Objekt im Observationsbereich der ersten Elektrodenstruktur und/oder im Observationsbereich der zweiten Elektrodenstruktur befindet. Die Detektionssignale können beispielsweise einer Steuereinrichtung eines elektrischen Handgerätes zugeführt werden, welche in Abhängigkeit von der in den Detektionssignalen DS1, DS2 enthaltenen Information das elektrische Handgerät entsprechend steuern kann.The evaluation device A is configured in such a way that it can measure or evaluate the electrical signal S1 picked up at the receiving electrode EE and at least one electrical signal S3 tapped by the field measuring electrodes FE. As a result of this evaluation, the evaluation device A can provide a first detection signal DS1 and / or a second detection signal DS2. The detection signals DS1, DS2 provided by the evaluation device A contain information about whether an object is located in the observation area of the first electrode structure and / or in the observation area of the second electrode structure. The detection signals can be supplied, for example, to a control device of an electrical hand-held device which can control the electrical hand-held device as a function of the information contained in the detection signals DS1, DS2.

Die in den Detektionssignalen DS1, DS2 enthaltene Information kann auch in einem einzigen Detektionssignal bereitgestellt werden.The information contained in the detection signals DS1, DS2 can also be provided in a single detection signal.

Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung A so ausgestaltet, dass sie die an den Feldmesselektroden FE abgegriffenen elektrischen Signale S3 für jede Feldmesselektrode FE getrennt voneinander messen bzw. auswerten kann. Dies hat den Vorteil, dass eine Anzahl von Feldmesselektroden beispielsweise an einem Handgerät an verschiedenen Stellen angeordnet werden können, so dass aufgrund der von den Feldmesselektroden FE abgegriffenen elektrischen Signale S3 ermittelt werden kann, an welche Feldmesselektrode FE sich eine Hand oder ein Finger annähert. Bei entsprechender Anordnung der Feldmesselektroden, beispielsweise an der Oberseite eines Handgerätes, kann so auch kontaktfrei und mit einer guten Genauigkeit die Kontur eines sich an die Feldmesselektroden annähernden Objektes bestimmt werden.Preferably, the evaluation device A is configured such that it can separately measure or evaluate the electrical signals S3 picked up at the field measuring electrodes FE for each field measuring electrode FE. This has the advantage that a number of Feldmesselektroden can be arranged, for example, on a handset at different locations, so that can be determined based on the picked up by the field sensing electrodes FE electrical signals S3, which field sensing electrode FE is approaching a hand or a finger. With appropriate arrangement of the field sensing electrodes, for example on the top of a hand-held device, the contour of an object approaching the field sensing electrodes can thus also be determined without contact and with good accuracy.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung können die in den Feldmesselektroden FE abgegriffenen elektrischen Signale S3 beispielsweise in einem Zeitmultiplex-Verfahren zeitlich hintereinander ausgewertet werden, wie es beispielhaft in3 gezeigt ist.In one embodiment of the sensor device according to the invention, the electrical signals S3 picked up in the field measuring electrodes FE can be evaluated in chronological succession, for example in a time-division multiplex method, as shown by way of example in FIG 3 is shown.

Zusätzlich zu den Elektroden kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung noch weitere Sensoren aufweisen.In addition to the electrodes, the sensor device according to the invention may also have further sensors.

Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor (AS) vorgesehen sein, dessen Sensorsignal S2 der Auswerteeinrichtung A zugeführt wird. Die Auswerteeinrichtung A kann dann vorteilhaft so konfiguriert sein, dass sie in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen S1 und/oder S3, welche an der Empfangselektrode EE bzw. an den Feldmesselektroden FE abgegriffen werden, und dem von dem Beschleunigungssensor bereitgestellten Sensorsignal S2 ein Detektionssignal zur Verfügung stellt, welches beispielsweise Informationen darüber enthält, wie ein Handgerät berührt wird und wie das Handgerät dabei ausgerichtet ist. Damit kann etwa detektiert, dass ein Mobiltelefon durch eine Hand umgriffen wird und an das Ohr angenähert wird, weil sich die nach einem einkommenden Anruf das Mobiltelefon nicht nur durch eine Hand umgriffen wird, sondern weil sich nach dem Umgreifen auch die Lage des Mobiltelefons ändert. Zusammen mit den Signalen der Feldmesselektroden kann eine besonders gute Detektionsgenauigkeit erreicht werden. Auf einen aus dem Stand der Technik bekannten Infrarot-Sensor kann hier verzichtet.For example, an acceleration sensor (AS) may be provided, the sensor signal S2 of which is fed to the evaluation device A. The evaluation device A can then advantageously so be configured to provide a detection signal, which contains, for example, information about it in response to the electrical signals S1 and / or S3, which are tapped at the receiving electrode EE and the field sensing electrodes FE, and provided by the acceleration sensor sensor signal S2 How a handset is touched and how the handset is aligned. Thus it can be detected, for example, that a mobile phone is surrounded by a hand and is approximated to the ear, because after an incoming call, the mobile phone is not only surrounded by a hand, but because after embracing the situation of the mobile phone changes. Together with the signals of the field measuring electrodes, a particularly good detection accuracy can be achieved. On an infrared sensor known from the prior art can be omitted here.

Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor kann zusammen mit einem Beschleunigungssensor und/oder einem Lagesensor vorgesehen sein, um zu Ermitteln,

• – ob das Gerät an vorbestimmten Zonen des Gerätes gehalten wird und ob das Gerät vertikal ausgerichtet ist (vgl.5) – das Gerät kann dann in einen Modus umgeschaltet werden, welcher z. B. einem Kameramodus entspricht. Gleichzeitig können die entsprechenden kontextabhängigen Menüs auf dem Display eingeblendet werden.
• – ob das Gerät an anderen Zonen gehalten wird und ob das Gerät horizontal ausgerichtet ist – das Gerät kann dann z. B. in einen Spielemodus oder in einen E-Book-Reader-Modus umgeschaltet werden.

The capacitive sensor according to the invention may be provided together with an acceleration sensor and / or a position sensor in order to determine

• - whether the device is held in predetermined zones of the device and whether the device is vertically aligned (see. 5 ) - The device can then be switched to a mode which z. B. corresponds to a camera mode. At the same time, the corresponding context-sensitive menus can be shown on the display.
• - whether the device is held in other zones and whether the device is aligned horizontally - the device can then z. B. in a game mode or in an e-book reader mode are switched.

Der Gerätezustand bzw. der Betriebsmodus eines Gerätes wird also in Abhängigkeit davon, wie das Gerät berührt bzw. angefasst wird und in Abhängigkeit davon, wie das Gerät ausgerichtet ist, eingestellt.The device state or the operating mode of a device is thus set depending on how the device is touched or touched and depending on how the device is aligned.

Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch einen Lichtsensor vorsehen, dessen Sensorsignale zusammen mit der Berührung bzw. Annäherung ausgewertet werden können. So kann z. B. folgendes realisiert werden:
Eine Annäherung an das Gerät führt dazu, dass das Gerät aus einem Schlafmodus in einen Aktivmodus überführt wird. Gleichzeitig kann die Beleuchtung, etwa des Displays eingeschaltet werden. Bei heller Umgebung wird die Beleuchtung heller eingestellt als bei dunkler Umgebung. Die Beleuchtung kann aber auch erst dann eingeschaltet werden, wenn das Gerät auch tatsächlich umgriffen wird. Hierfür sind von dem Benutzer keinerlei manuelle Eingaben an dem Gerät notwendig.Alternatively or additionally, the sensor device according to the invention can also provide a light sensor whose sensor signals can be evaluated together with the touch or approximation. So z. For example, the following can be realized:
An approach to the device results in the device being transferred from a sleep mode to an active mode. At the same time, the lighting, such as the display, can be switched on. In bright surroundings, the lighting is set brighter than in dark surroundings. The lighting can also be turned on only when the device is actually encompassed. For this purpose, no manual inputs to the device are required by the user.

Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch Temperatursensoren vorsehen, dessen Sensorsignale zusammen mit der Berührung bzw. Annäherung ausgewertet werden können. So kann z. B. folgendes realisiert werden:
Eine Annäherung an das Gerät führt dazu, dass das Gerät aus einem Schlafmodus in einen Aktivmodus überführt wird. Gleichzeitig kann die Displaybeleuchtung eines LCD-Displays eingeschaltet werden (die Hintergrundbeleuchtung des LCD-Displays kann dabei wiederum von dem ausgewerteten Signal eines Lichtsensors abhängen). Liegt die Temperatur über einen vorbestimmten Grenzwert, wird der Kontrast des Temperatur empfindlichen LCD-Displays nachreguliert.Alternatively or additionally, the sensor device according to the invention can also provide temperature sensors whose sensor signals can be evaluated together with the touch or approximation. So z. For example, the following can be realized:
An approach to the device results in the device being transferred from a sleep mode to an active mode. At the same time, the display illumination of an LCD display can be switched on (the backlight of the LCD display in turn may depend on the evaluated signal of a light sensor). If the temperature is above a predetermined limit, the contrast of the temperature-sensitive LCD display is readjusted.

Neben den genannten Sensorsignalen kann z. B. auch ein Signal eines Zeitgebers zusammen mit dem kapazitiven Sensor ausgewertet werden. So kann etwa folgendes realisiert werden:
Eine Annäherung an das Gerät und/oder ein Berühren/Umgreifen des Gerätes führt dazu, dass Gerät aus einem Schlafmodus in einen Aktivmodus überführt wird. In Abhängigkeit von dem Zeitgebersignal kann ein akustisches Signals am Gerät ausgegeben werden. Z. B. kann vor 10 Uhr morgens ein ”Guten Morgen” ausgegeben werden, zwischen 12 Uhr und 18 Uhr kann ein ”Guten Tag” ausgegeben werden, und ab 18 Uhr kann ein ”Guten Abend” ausgegeben werden.In addition to the above sensor signals z. B. also a signal of a timer can be evaluated together with the capacitive sensor. For example, the following can be realized:
Approaching the device and / or touching / embracing the device results in the device being transferred from a sleep mode to an active mode. Depending on the timer signal, an acoustic signal can be output on the device. For example, before 10 o'clock in the morning a "good morning" can be issued, between 12 o'clock and 18 o'clock a "good day" can be spent, and from 18 o'clock a "good evening" can be spent.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung nicht auf die hier gezeigten Sensoren beschränkt. Die Sensoreinrichtung kann auch andere Sensorelemente umfassen, z. B. Drehmomentsensor, Feuchtesensoren oder dergleichen. Die verschiedenen Sensoren können einzeln oder kombiniert in einer Sensoreinrichtung vorgesehen sein.Of course, the sensor device according to the invention is not limited to the sensors shown here. The sensor device may also comprise other sensor elements, for. B. torque sensor, humidity sensors or the like. The various sensors may be provided individually or combined in a sensor device.

4 zeigt beispielhaft eine Anordnung der Elektroden einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung an einem elektrischen Handgerät, etwa ein Mobiltelefon. Im unteren Bereich des Handgerätes sind am linken Randbereich die Sendeelektrode SE und am rechten Randbereich die Empfangselektrode EE und die Kompensationselektrode KE der ersten Elektrodenstruktur angeordnet. Wird nun das elektrische Handgerät im unteren Bereich durch eine Hand umfasst, werden die Sendeelektrode SE und die Empfangselektrode EE durch die Hand zumindest teilweise überdeckt. Durch das Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand kommt es zu einer signifikanten Vergrößerung der kapazitiven Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE und der Empfangselektrode EE, was sich auf den in der Empfangselektrode EE fließenden Strom auswirkt. Die Wirkungsweise ist bereits mit Bezug auf2 näher beschrieben worden. 4 shows an example of an arrangement of the electrodes of a sensor device according to the invention on an electrical hand-held device, such as a mobile phone. In the lower region of the hand-held device, the transmitting electrode SE is arranged on the left-hand edge region and the receiving electrode EE and the compensation electrode KE of the first electrode structure are arranged on the right-hand edge region. If now the electric handset in the lower area comprises by a hand, the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE are at least partially covered by the hand. By gripping the hand-held device by a hand, there is a significant increase in the capacitive coupling between the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE, which has an effect on the current flowing in the receiving electrode EE. The mode of action is already related to 2 has been described in detail.

Im oberen Bereich des elektrischen Handgerätes ist hier eine Feldmesselektrode FE der zweiten Elektrodenstruktur eingeordnet. Die Feldmesselektrode FE ist dabei so angeordnet, dass bei einem Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand die kapazitive Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE und der Feldmesselektrode FE nicht wesentlich beeinflusst bzw. nicht wesentlich verbessert wird. In the upper region of the electrical hand-held device, a field sensing electrode FE of the second electrode structure is arranged here. The Feldmesselektrode FE is arranged so that when a gripping the handset by a hand, the capacitive coupling between the transmitting electrode SE and the field sensing electrode FE is not significantly affected or significantly improved.

Nähert sich nun eine zweite Hand der Feldmesselektrode FE, verbessert sich auch die kapazitive Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE und der Feldmesselektrode FE signifikant, was sich wiederum auf den in der Feldmesselektrode FE fließenden Strom auswirkt.If a second hand now approaches the field measuring electrode FE, the capacitive coupling between the transmitting electrode SE and the field measuring electrode FE also improves significantly, which in turn has an effect on the current flowing in the field measuring electrode FE.

Der untere Bereich des Handgerätes wird hier als ”Grip-Zone” bezeichnet, der obere Bereich des Handgerätes wird als ”Prox-Zone” bezeichnet. Ein mögliches Anwendungsszenario der in4 gezeigten Elektrodenanordnung besteht darin, dass bei einem Mobiltelefon das Umgreifen des Mobiltelefon durch eine Hand und die Annäherung des Mobiltelefons an ein Ohr des Benutzers detektiert werden kann.The lower part of the handset is referred to here as the "grip zone", the upper part of the handset is called the "Prox zone". A possible application scenario of in 4 shown electrode assembly is that in a mobile phone embracing the mobile phone can be detected by a hand and the approach of the mobile phone to an ear of the user.

Das Umgreifen des Mobiltelefons wird mit Hilfe der Sendeelektrode SE und der Empfangselektrode EE der ersten Elektrodenstruktur detektiert. Die Annäherung an ein Ohr wird durch die Feldmesselektrode FE detektiert. Durch eine Annäherung des Mobiltelefons an das Ohr wird die kapazitive Koppelung zwischen der Sendeelektrode SE und der Feldmesselektrode FE über den Körper des Benutzers stetig größer, bis ab einer gewissen Distanz der Feldmesselektrode FE zum Ohr die kapazitive Koppelung so groß wird, dass der in der Feldmesselektrode FE fließende Strom einen vorbestimmten Pegel überschreitet.The encompassing of the mobile telephone is detected by means of the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE of the first electrode structure. The approach to an ear is detected by the field sensing electrode FE. By an approach of the mobile phone to the ear, the capacitive coupling between the transmitting electrode SE and the field measuring electrode FE over the body of the user steadily larger until at a certain distance of the field sensing electrode FE to the ear, the capacitive coupling is so large that in the field sensing electrode FE flowing current exceeds a predetermined level.

Die von der Auswerteeinrichtung A bereitgestellten Detektionssignale können dann beispielsweise derart verwendet werden, dass bei einem eingehenden Anruf das Klingeln eingestellt wird, sobald das Mobiltelefon durch eine Hand umgriffen wird und dass die Displaybeleuchtung des Mobiltelefons automatisch abgeschaltet wird, sobald das Mobiltelefon ans Ohr gehalten wird.The detection signals provided by the evaluation device A can then be used, for example, such that when an incoming call ringing is set, as soon as the mobile phone is surrounded by a hand and the display illumination of the mobile phone is automatically switched off when the mobile phone is held to the ear.

5 zeigt ein weiteres Anwendungsszenario einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung in einem Handgerät. Die Elektroden der ersten Elektrodenstruktur und der zweiten Elektrodenstruktur sind hier im Wesentlichen so angeordnet, wie bereits mit Bezug auf4 gezeigt. Zusätzlich zu den von der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung bereitgestellten Detektionssignalen wird hier auch die Lage des Mobiltelefons ausgewertet. Wird das Mobiltelefon im unteren Bereich und im oberen Bereich von jeweils einer Hand berührt und befindet sich das Mobiltelefon in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung, kann das Mobiltelefon beispielsweise automatisch in einen Kameramodus umschalten. Die Lage des Mobiltelefons kann beispielsweise mit einem Beschleunigungssensor ermittelt werden. 5 shows a further application scenario of a sensor device according to the invention in a hand-held device. The electrodes of the first electrode structure and of the second electrode structure are here essentially arranged as already described with reference to FIG 4 shown. In addition to the detection signals provided by the sensor device according to the invention, the position of the mobile telephone is also evaluated here. If the mobile phone is touched in the lower area and in the upper area of one hand and the mobile phone is in a substantially horizontal orientation, the mobile phone can automatically switch to a camera mode, for example. The position of the mobile phone can be determined, for example, with an acceleration sensor.

6a und6b zeigen zwei weitere Beispiele für die Anordnung der Elektroden einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung. In6a sind im unteren Bereich des Handgerätes die Sendeelektrode SE und die Empfangselektrode EE angeordnet. Im oberen Bereich des Handgerätes sind an beiden Seiten jeweils eine Feldmesselektrode FE angeordnet. 6a and 6b show two further examples of the arrangement of the electrodes of a sensor device according to the invention. In 6a are arranged in the lower region of the handset, the transmitting electrode SE and the receiving electrode EE. In the upper region of the hand-held device, a field sensing electrode FE is arranged on both sides.

In diesem Beispiel können die Feldmesselektroden FE als Ersatz für herkömmliche mechanische Taster bzw. Schalter verwendet werden. Beispielsweise können die Feldmesselektroden FE bzw. das den Feldmesselektroden FE zugeordnete Detektionssignal mit einer Telefonbuchfunktion eines Mobiltelefons verknüpft sein. Umgreift ein Benutzer nun das Mobiltelefon mit einer Hand und nähert er sich beispielsweise mit dem Daumen der rechten oder der linken Feldmesselektrode FE, kann das Mobiltelefon automatisch in einen Telefonbuchmodus umgeschaltet werden.In this example, the field sensing electrodes FE can be used as a replacement for conventional mechanical switches. For example, the field measuring electrodes FE or the detection signal associated with the field measuring electrodes FE can be linked to a telephone book function of a mobile telephone. If a user now grips the mobile telephone with one hand and approaches, for example, with the thumb of the right or the left field measuring electrode FE, the mobile telephone can automatically be switched to a telephone book mode.

In Kombination mit dem Anwendungsbeispiel, wie es mit Bezug auf5 beschrieben worden ist, können diese beiden Feldmesselektroden FE auch als Auslöser während dem Kameramodus verwendet werden. Eine für diesen Zweck geeignete Anordnung der Feldmesselektroden FE ist mit Bezug auf6b gezeigt.In combination with the application example, as related to 5 These two field sensing electrodes FE can also be used as triggers during the camera mode. A suitable arrangement of the field sensing electrodes FE for this purpose is with reference to 6b shown.

Bei der in6b gezeigten Anordnung der Feldmesselektroden FE können die von den Feldmesselektroden FE bereitgestellten elektrischen Signale S2 auch dazu verwendet werden, um beispielsweise für die Annahme eines Anrufes an einem Mobiltelefon die Detektionsgenauigkeit weiter zu erhöhen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass beispielsweise mindestens zwei Feldmesselektroden FE ein elektrisches Signal bereitstellen müssen, welche jeweils einen vorbestimmten Pegel überschreiten.At the in 6b shown arrangement of the field sensing electrodes FE, the electric signals S2 provided by the field sensing electrodes FE can also be used to further increase the detection accuracy, for example, for the acceptance of a call to a mobile phone. This can be achieved in that, for example, at least two field sensing electrodes FE must provide an electrical signal which each exceed a predetermined level.

Die hier gezeigte und beschriebene Sensoreinrichtung kann auch dazu verwendet werden, um ein Handgerät, etwa ein Mobiltelefon, von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Der erste Betriebsmodus kann beispielsweise ein Schlafmodus sein, der zweite Betriebsmodus kann ein Aktivmodus sein. Dadurch kann der Energieverbrauch eines Mobiltelefons deutlich reduziert werden, indem das Mobiltelefon sich nur dann in einem Aktivmodus befindet, wenn es auch tatsächlich von einer Hand umgriffen wird bzw. in Benutzung befindet.The sensor device shown and described herein can also be used to switch a handset, such as a mobile phone, from a first mode of operation to a second mode of operation. The first operating mode may, for example, be a sleep mode, the second operating mode may be an active mode. As a result, the power consumption of a mobile phone can be significantly reduced by the mobile phone is in an active mode only if it is actually embraced by a hand or in use.

In einem anderen Anwendungsszenario kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung beispielsweise auch in einer Computermaus angeordnet werden. Die Elektroden der ersten Elektrodenstruktur können dabei an der Computermaus so angeordnet werden, dass ein Umgreifen der Computermaus detektiert wird. Die Feldmesselektroden der zweiten Elektrodenstruktur können beispielsweise dafür vorgesehen sein, Annäherungsbereiche für eine linke Maustaste und für eine rechte Maustaste zu definieren. Wird die Computermaus nicht durch eine Hand umfasst, kann die Computermaus in einen Schlafmodus versetzt werden. Aufgrund der erforderlichen kapazitiven Koppelung zwischen der Sendeelektrode und den Feldmesselektroden kann auch vermieden werden, dass eine Computermaus nur durch Annäherung an eine der beiden Feldmesselektroden in einen Aktivmodus versetzt wird, ohne dabei gleichzeitig auch durch die Hand umfasst zu werden. In another application scenario, the sensor device according to the invention can also be arranged, for example, in a computer mouse. The electrodes of the first electrode structure can be arranged on the computer mouse so that a gripping around the computer mouse is detected. For example, the field sensing electrodes of the second electrode structure may be configured to define proximity ranges for a left mouse button and for a right mouse button. If the computer mouse is not covered by one hand, the computer mouse can be put into sleep mode. Due to the required capacitive coupling between the transmitting electrode and the field measuring electrodes, it can also be avoided that a computer mouse is put into an active mode only by approaching one of the two field measuring electrodes without being encompassed by the hand at the same time.

In einem weiteren Anwendungsszenario kann eine Videokamera (Camcorder) mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ausgestattet werden. So kann beispielsweise im Bereich der Kameraschlaufe, in welche die Hand zum Halten der Kamera eingeführt wird, die erste Elektrodenstruktur angeordnet werden. Damit kann detektiert werden, dass sich die Hand in der Schlaufe befindet. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Startsequenz der Kamera bzw. des Camcorders eingeleitet werden, sobald sich die Hand in der Schlaufe befindet. Damit kann die Zeitspanne bis zum Start einer Videoaufnahme erheblich verkürzt werden. Das Kamerasystem kann des Weiteren so ausgestaltet sein, dass beim Herausnehmen der Hand aus der Schlaufe, beispielsweise dann, wenn der Camcorder abgestellt wird, zumindest das Display des Camcorders ausgeschaltet wird.In a further application scenario, a video camera (camcorder) can be equipped with the sensor device according to the invention. For example, in the area of the camera cradle into which the hand is inserted for holding the camera, the first electrode structure can be arranged. This can be detected that the hand is in the loop. In one embodiment of the invention, a start sequence of the camera or the camcorder can be initiated as soon as the hand is in the loop. This can significantly reduce the time it takes to start a video recording. The camera system can further be designed so that when removing the hand from the loop, for example, when the camcorder is turned off, at least the display of the camcorder is turned off.

In einer weiteren Ausgestaltung können ein oder mehrere Feldmesselektroden FE an der Videokamera angeordnet werden, mit welchen unterschiedliche Aktionen an der Videokamera ausgelöst werden können, wenn sich ein Finger an eine entsprechende Feldmesselektrode nahe genug annähert. Vorzugsweise sind solche Aktionen mittels der Feldmesselektroden an der Videokamera auslösbar, welche nur dann ausgelöst werden sollen, wenn sich die Hand an der Schlaufe der Videokamera befindet.In a further embodiment, one or more field sensing electrodes FE can be arranged on the video camera with which different actions on the video camera can be triggered when a finger approaches close enough to a corresponding field sensing electrode. Preferably, such actions are triggered by the field measuring electrodes on the video camera, which should only be triggered when the hand is on the loop of the video camera.

7 zeigt einen Signalverlauf des an einer Feldmesselektrode FE abgegriffenen elektrischen Signals bei einer Annäherung an beispielsweise ein Gehäuse eines Handgerätes und beim Berühren des Gehäuses. Die Feldmesselektrode FE ist hierbei nicht an der Außenseite des Gehäuses G angeordnet, sondern an der Innenseite des Gehäuses G. Damit ist die Feldmesselektrode zum Einen vor äußeren Einflüssen geschützt und zum Anderen beeinflusst die Feldmesselektrode nicht das Design des Gehäuses. 7 shows a waveform of the tapped at a Feldmesselektrode FE electrical signal when approaching, for example, a housing of a handset and when touching the housing. The field sensing electrode FE is not arranged on the outside of the housing G, but on the inside of the housing G. Thus, the field sensing electrode is protected against external influences on the one hand and on the other hand, the field sensing electrode does not affect the design of the housing.

Nähert sich nun ein Finger dem Gehäuse in dem Bereich, in welchem eine Feldmesselektrode FE angeordnet ist, nimmt der Pegel des an der Feldmesselektrode FE abgegriffenen elektrischen Signals stetig zu, wie es in der linken Seite der7 gezeigt ist. Berührt nun der Finger K die Gehäuseoberfläche G wird die Koppelfläche des Fingers sprunghaft vergrößert, so dass auch die kapazitive Koppelung zwischen der Sendelektrode SE und der entsprechenden Feldelektrode FE sprunghaft zunimmt. Diese sprunghafte Zunahme der kapazitiven Koppelung führt wiederum dazu, dass der in der Feldmesselektrode FE abgegriffene elektrische Strom ebenfalls sprunghaft zunimmt. Dieser sprunghafte Pegelanstieg des an der Feldmesselektrode FE abgegriffenen Signals kann dazu verwendet werden, um eine Annäherung an die Feldmesselektrode FE von einem Berühren der Feldelektrode FE zu unterscheiden.When a finger now approaches the housing in the region in which a field sensing electrode FE is arranged, the level of the electrical signal tapped at the field sensing electrode FE increases continuously, as shown in the left side of FIG 7 is shown. If the finger K now touches the housing surface G, the coupling surface of the finger is suddenly increased, so that the capacitive coupling between the transmitting electrode SE and the corresponding field electrode FE increases abruptly. This sudden increase in the capacitive coupling in turn causes the electrical current picked up in the field sensing electrode FE to also increase sharply. This erratic increase in the level of the signal picked up at the field sensing electrode FE can be used to distinguish an approach to the field sensing electrode FE from a contact with the field electrode FE.

Um eine an der Innenseite des Gehäuses G angeordnete Feldmesselektrode FE noch besser in eine kapazitive Koppelung zu einem sich annähernden Finger zu bringen, kann an der Gehäuseaußenseite bzw. direkt unterhalb der Oberfläche der Gehäuseaußenseite eine Hilfselektrode HE angeordnet werden. Eine derartige Anordnung ist in8 gezeigt.To bring a arranged on the inside of the housing G field electrode FE even better in a capacitive coupling to an approaching finger, an auxiliary electrode HE can be arranged on the outside of the housing or directly below the surface of the housing outside. Such an arrangement is in 8th shown.

Die Hilfselektrode HE wird dabei in Bezug zu der an der Gehäuseinnenseite angeordneten Feldmesselektrode FE gebracht. Dies kann mittels einer galvanischen Verbindung zwischen der Hilfselektrode HE und der Feldmesselektrode FE bewerkstelligt werden. Die galvanische Verbindung hat den Vorteil, dass die Hilfselektrode HE nicht direkt gegenüber der Feldmesselektrode FE angeordnet werden muss. In einer anderen Ausgestaltung kann die Koppelung der Hilfselektrode HE mit der Feldmesselektrode FE auch auf kapazitiver Basis erfolgen, wie in8 gezeigt. Die kapazitive Koppelung hat den Vorteil, dass an der Gehäuseschale G keine Durchbrüche vorgesehen werden müssen, um die Feldmesselektrode FE mit der Hilfselektrode HE zu koppeln.In this case, the auxiliary electrode HE is brought into relation to the field sensing electrode FE arranged on the inside of the housing. This can be accomplished by means of a galvanic connection between the auxiliary electrode HE and the field sensing electrode FE. The galvanic connection has the advantage that the auxiliary electrode HE does not have to be arranged directly opposite the field sensing electrode FE. In another embodiment, the coupling of the auxiliary electrode HE with the Feldmesselektrode FE can also be done on a capacitive basis, as in 8th shown. The capacitive coupling has the advantage that on the housing shell G no openings must be provided to couple the field sensing electrode FE with the auxiliary electrode HE.

Im Vergleich zu den in7 gezeigten Signalen bzw. Signalverläufen sind die Signalpegel der an der Feldmesselektrode FE abgegriffenen Signale bei einem sich annähernden Finger größer, weil die Hilfselektrode HE eine bessere kapazitive Koppelung zwischen der Feldmesselektrode FE und dem sich annähernden Finger bewirkt. Ebenso wirkt sich das Berühren der Hilfselektrode HE durch einen Finger K stärker auf den Signalpegel des an der Feldmesselektrode FE abgegriffenen Signals aus, da zwischen Finger und Feldmesselektrode FE kein als Dielektrikum wirkendes Gehäuse vorhanden ist. Die sich sprunghaft vergrößernde Koppelfläche des Fingers führt daher zu einem noch größeren Pegelanstieg des an der Feldmesselektrode FE abgegriffenen Signals. Eine Unterscheidung zwischen einer Annäherung und einer Berührung kann damit noch präziser erfolgen.Compared to the in 7 shown signals or signal waveforms, the signal level of the signals picked up at the field measuring electrode FE are larger with an approaching finger, because the auxiliary electrode HE causes a better capacitive coupling between the field sensing electrode FE and the approaching finger. Likewise, touching the auxiliary electrode HE by a finger K has a stronger effect on the signal level of the signal picked up at the field sensing electrode FE, since no housing acting as a dielectric exists between the finger and the field sensing electrode FE. The abruptly increasing coupling surface of the finger therefore leads to an even greater increase in the level of the signal picked up at the field sensing electrode FE. A distinction between an approach and a touch can thus be made even more precisely.

Die Unterscheidung zwischen einer Annäherung und einer Berührung kann dafür vorgesehen werden, um beispielsweise bei einer Annäherung an eine Feldmesselektrode eine Fokussierung der Kamera (vgl.5) und bei einem Berühren der Feldmesselektrode eine Bildaufnahme auszulösen.The distinction between an approach and a touch can be provided for, for example, when approaching a field sensing electrode, focusing the camera (cf. 5 ) and to trigger an image pickup when touching the Feldmesselektrode.

In9 ist symbolisch die Anordnung der Elektroden der ersten Elektrodenstruktur an einem Handgerät gezeigt. An der linken Seite des Handgerätes ist die Sendeelektrode SE angeordnet. An der rechten Seite des Handgerätes sind die Kompensationselektrode KE und die Sendeelektrode SE angeordnet, wobei die Sendeelektrode oberhalb der Kompensationselektrode KE angeordnet ist.In 9 symbolically the arrangement of the electrodes of the first electrode structure is shown on a hand-held device. On the left side of the handset, the transmitting electrode SE is arranged. On the right side of the handset, the compensation electrode KE and the transmitting electrode SE are arranged, wherein the transmitting electrode is arranged above the compensation electrode KE.

Damit lässt sich besonders vorteilhaft ein Umgreifen eines Handgerätes detektieren, während die Detektion lediglich einer Annäherung an das Handgerät effizient vermieden wird.This can be particularly advantageous detect a grasping a handset, while the detection of only an approach to the handset is efficiently avoided.

In einer weiteren hier nicht gezeigten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung kann die erste Elektrodenstruktur auch mehrere Sendeelektroden, mehrere Kompensationselektroden und/oder mehrere Empfangselektroden aufweisen. Ebenso kann die Sensoreinrichtung auch mehrere erste Elektrodenstrukturen umfassen, so dass beispielsweise an einem Handgerät, wenn mehrere erste Elektrodenstrukturen an einem Handgerät angeordnet sind, das Umfassen des Handgerätes an unterschiedlichen Bereichen des Handgerätes detektiert werden kann. Alternativ kann auch detektiert werden, ob das Handgerät von zwei Händen umfasst wird bzw. umgriffen wird.In a further embodiment, not shown here, of the sensor device according to the invention, the first electrode structure can also have a plurality of transmitting electrodes, a plurality of compensation electrodes and / or a plurality of receiving electrodes. Likewise, the sensor device can also comprise a plurality of first electrode structures, so that, for example, on a hand-held device, if a plurality of first electrode structures are arranged on a hand-held device, embracing the hand-held device can be detected at different regions of the hand-held device. Alternatively, it can also be detected whether the handset is encompassed by two hands.

Das Handgerät kann beispielsweise ein Mobiltelefon, eine Computermaus, eine Fernbedienung, ein Eingabemittel für eine Spielkonsole, ein mobiler Kleincomputer (PDA), ein Kopfhörer, oder dergleichen sein. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann auch für größere elektrische Geräte vorgesehen sein, bei welchen es beispielsweise notwendig ist, eine Berührung des Gerätes und gleichzeitig eine Annäherung an das Gerät zu detektieren. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann auch so betrieben werden, dass die an der ersten Elektrodenstruktur abgegriffenen elektrischen Signale unabhängig von den an der zweiten Elektrodenstruktur abgegriffenen elektrischen Signalen ausgewertet werden.The handset may be, for example, a mobile phone, a computer mouse, a remote control, a game console input device, a mobile small computer (PDA), a headset, or the like. The sensor device according to the invention can also be provided for larger electrical devices, in which it is necessary, for example, to detect a touch of the device and at the same time an approach to the device. The sensor device according to the invention can also be operated in such a way that the electrical signals picked up at the first electrode structure are evaluated independently of the electrical signals picked up at the second electrode structure.

Claims (10)

Translated fromGerman

Sensoreinrichtung, umfassend – zumindest ein erstes Sensorelement (KS) zur Berührungs- und/oder Annäherungsdetektion, welches als kapazitives Sensorelement ausgestaltet ist und welches eine erste Elektrodenstruktur, aufweisend eine Sendeelektrode (SE) und eine Empfangselektrode (EE), umfasst, wobei ein von der Sendeelektrode (SE) emittiertes erstes elektrisches Wechselfeld (WS) in die Empfangselektrode (EE) einkoppelbar ist, – zumindest ein zweites Sensorelement (AS), und – eine Auswerteeinrichtung (A), welche mit dem zumindest einen ersten Sensorelement (KS) und mit dem zumindest einen zweiten Sensorelement (AS) gekoppelt ist, wobei die Auswerteeinrichtung (A) ausgestaltet ist, ein an der Empfangselektrode (EE) des ersten Sensorelements (KS) abgegriffenes erstes Signal (S1) und zumindest ein von dem zweiten Sensorelement (AS) bereitgestelltes zweites Signal (S2) auszuwerten und zumindest ein von der Auswertung abhängiges Detektionssignal (DS) zu erzeugen.Sensor device comprising- At least a first sensor element (KS) for contact and / or proximity detection, which is configured as a capacitive sensor element and which comprises a first electrode structure, comprising a transmitting electrode (SE) and a receiving electrode (EE), wherein one of the transmitting electrode (SE ) emitted first alternating electric field (WS) in the receiving electrode (EE) can be coupled,- At least a second sensor element (AS), andAn evaluation device (A), which is coupled to the at least one first sensor element (KS) and to the at least one second sensor element (AS), wherein the evaluation device (A) is configured, one at the receiving electrode (EE) of the first sensor element (E) KS) tapped first signal (S1) and at least one of the second sensor element (AS) provided second signal (S2) to evaluate and generate at least one of the evaluation dependent detection signal (DS).Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrodenstruktur eine Kompensationselektrode (KE) aufweist, welche im Wesentlichen zwischen der Sendeelektrode (SE) und der Empfangselektrode (EE) angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (A) eine Signalgebereinrichtung (G) aufweist, zum Beaufschlagen der Sendeelektrode (SE) mit einem ersten elektrischen Wechselsignal (WS1) und zum Beaufschlagen der Kompensationselektrode (KE) mit einem zweiten elektrischen Wechselsignal (WS2), welches phasenverschoben zu dem ersten elektrischen Wechselsignal (WS1) ist, wobei ein von der Kompensationselektrode (KE) emittiertes zweites elektrisches Wechselfeld (WK) in die Empfangselektrode (EE) einkoppelbar ist.Sensor device according to claim 1, wherein the first electrode structure has a compensation electrode (KE), which is arranged substantially between the transmitting electrode (SE) and the receiving electrode (EE), wherein the evaluation device (A) has a signaling device (G) for applying the Transmitting electrode (SE) with a first alternating electrical signal (WS1) and for applying the compensation electrode (KE) with a second alternating electrical signal (WS2), which is out of phase with the first alternating electrical signal (WS1), one of the compensation electrode (KE) emitted second alternating electric field (WK) in the receiving electrode (EE) can be coupled.Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Sensorelement (KS) eine zweite Elektrodenstruktur, aufweisend eine Anzahl von Feldmesselektroden (FE), umfasst, wobei die Empfangselektrode (EE), die Sendeelektrode (SE), die Kompensationselektrode (KE) und die Feldmesselektroden (FE) so relativ zueinander angeordnet sind, dass – das von Sendeelektrode (SE) emittierte erste elektrische Wechselfeld (WS) auch in zumindest eine der Feldmesselektroden (FE) einkoppelbar ist, und – das von der Kompensationselektrode (KE) emittierte zweite elektrische Wechselfeld (WK) im Wesentlichen nur in die Empfangselektrode (EE) einkoppelbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung (A) ausgestaltet ist, ein an zumindest einer der Feldmesselektroden (FE) abgegriffenes drittes Signal (S3) auszuwerten.Sensor device according to claim 2, wherein the first sensor element (KS) comprises a second electrode structure comprising a number of field sensing electrodes (FE), the receiving electrode (EE), the transmitting electrode (SE), the compensation electrode (KE) and the field measuring electrodes (FE ) are arranged relative to each other so that- The first alternating electrical field (WS) emitted by the transmitting electrode (SE) can also be coupled into at least one of the field measuring electrodes (FE), andThe second alternating electric field (WK) emitted by the compensation electrode (KE) can essentially only be coupled into the receiving electrode (EE),wherein the evaluation device (A) is configured to evaluate a third signal (S3) picked up on at least one of the field sensing electrodes (FE).Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Amplitude des ersten elektrischen Wechselsignals (WS1) größer ist als die Amplitude des zweiten elektrischen Wechselsignals (WS2).Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the amplitude of the first electrical alternating signal (WS1) is greater than that Amplitude of the second electrical alternating signal (WS2).Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Annäherung eines Objektes an die erste Elektrodenstruktur zu einer Veränderung eines Pegels des an der Empfangselektrode (EE) abgegriffen ersten Signals (S1) führt, welche indikativ für eine Annäherung eines Objektes an die erste Elektrodenstruktur ist.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein an approach of an object to the first electrode structure leads to a change in a level of the first signal (S1) picked up at the receiving electrode (EE), which is indicative of an approach of an object to the first electrode structure.Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, wobei eine zusätzliche Annäherung des Objektes an die zweite Elektrodenstruktur zu einer Veränderung eines Pegels des zumindest eines an den Feldmesselektroden (FE) abgegriffen dritten Signals (S3) führt, wobei die Pegeländerung des dritten Signals (S3) indikativ dafür ist, dass sich das Objekt sowohl an die erste Elektrodenstruktur also auch an die zweite Elektrodenstruktur annähert.A sensor device according to claim 5, wherein an additional approach of the object to the second electrode structure results in a change in a level of the at least one third signal (S3) tapped at the field sensing electrodes (FE), the level change of the third signal (S3) being indicative of that the object approaches both the first electrode structure and also the second electrode structure.Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Feldmesselektroden (FE) eine Hilfselektrode (HE) zugeordnet ist, wobei die Hilfselektrode (HE) galvanisch oder kapazitiv mit der zumindest einen Feldmesselektroden (FE) koppelbar ist.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the field sensing electrodes (FE) is associated with an auxiliary electrode (HE), wherein the auxiliary electrode (HE) is galvanically or capacitively coupled to the at least one field sensing electrode (FE).Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Sensorelement (AS) zumindest eines aus Lagesensor, Beschleunigungssensor, Lichtsensor, und Temperatursensor, umfasst.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the second sensor element (AS) comprises at least one of position sensor, acceleration sensor, light sensor, and temperature sensor.Verfahren zum Bereitstellen eines Detektionssignals (DS), wobei – ein ersten Signal (S1) an einer Empfangselektrode (EE) eines ersten Sensorelements (KS) abgegriffen wird, wobei das erste Sensorelement (KS) als kapazitives Sensorelement ausgestaltet ist und eine erste Elektrodenstruktur, aufweisend eine Sendeelektrode (SE) und die Empfangselektrode (EE), umfasst, wobei ein von der Sendeelektrode (SE) emittiertes erstes elektrisches Wechselfeld (WS) in die Empfangselektrode (EE) eingekoppelt wird, – das erste Signal (S1) ausgewertet wird, – ein zweites Signal (S2) ausgewertet wird, welches von einem zweiten Sensorelement (AS) bereitgestellt wird, und – ein Detektionssignal (DS) erzeugt wird, welches von dem ausgewerteten ersten Signal (S1) und von dem ausgewerteten zweiten Signal (S2) abhängig ist.Method for providing a detection signal (DS), wherein- A first signal (S1) at a receiving electrode (EE) of a first sensor element (KS) is tapped, wherein the first sensor element (KS) is designed as a capacitive sensor element and a first electrode structure, comprising a transmitting electrode (SE) and the receiving electrode (EE ), wherein one of the transmitting electrode (SE) emitted first alternating electric field (WS) is coupled into the receiving electrode (EE),The first signal (S1) is evaluated,- A second signal (S2) is evaluated, which is provided by a second sensor element (AS), and- A detection signal (DS) is generated, which is dependent on the evaluated first signal (S1) and the evaluated second signal (S2).Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Sensorelement (KS) eine zweite Elektrodenstruktur, aufweisend eine Anzahl von Feldmesselektroden (FE), umfasst, wobei – das von der Sendeelektrode (SE) emittierte erste elektrische Wechselfeld (WS) in zumindest eine Feldmesselektroden (FE) eingekoppelt wird, – an zumindest einer Feldmesselektroden (FE) ein drittes Signal (S3) abgegriffen wird, und – das dritte Signal (S3) ausgewertet wird, wobei das Detektionssignal (DS) von dem ausgewerteten dritten Signal (S3) abhängig ist.The method of claim 9, wherein the first sensor element (KS) comprises a second electrode structure comprising a number of field sensing electrodes (FE), whereinThe first alternating electric field (WS) emitted by the transmitting electrode (SE) is coupled into at least one field measuring electrode (FE),- At least one field sensing electrode (FE) a third signal (S3) is tapped, andThe third signal (S3) is evaluated,wherein the detection signal (DS) is dependent on the evaluated third signal (S3).

Images